中國儲能網訊：電氣化、數字化、智能化是推進碳中和的三大關鍵路徑。在許多國家，建設超過百兆瓦甚至吉瓦級的清潔能源大基地已成為明確趨勢。流域高原大基地是最復雜、最挑戰(zhàn)、最有代表性的場景之一。
雅礱江流域作為我國確定的首個特大型水風光一體化示范基地,具備新能源項目規(guī)模大、海拔高、生態(tài)保護要求高、地形條件復雜等特點，建設運維管理的難度和挑戰(zhàn)都面臨十分復雜的情況?！肚鍧嵞茉创蠡仉娬緮底只夹g白皮書》基于華為與雅礱江流域水電開發(fā)有限公司的聯(lián)合創(chuàng)新應用實證，系統(tǒng)地介紹了大基地光伏電站數字化的最新技術與實踐成果，旨在助力光伏電站數字化技術的發(fā)展和應用，加速光伏電站實現(xiàn)數字化、智能化、無人化。
從光伏電站“規(guī)-建-維-營”全生命周期
加速能源產業(yè)數字化、智能化
數字化在電站設計、電站建設、電站運維和電站運營四大階段起到關鍵作用。其中包含工程探勘、仿真設計、施工進度管理、工程質量管理、工地安全管理、設備運維管理、電站運行保障、電站智能控制、多能協(xié)同、輔助決策、場站運營管理等多個方面，貫穿電站的全生命周期。
一、數字化電站設計
厘米級高精度3D實景建模，簡化電站選址過程，實現(xiàn)電站高質量設計
在電站設計階段，通過利用3D建模和設計軟件等進行選址、建模、繪圖和模擬等，可以提升選址精準度，簡化選址流程。同時幫助運維人員提升設計效率、減少設計錯誤，實現(xiàn)高質量建站。
電站勘測：在電站規(guī)劃時，無人機可以作為GIS系統(tǒng)的補充，通過下掛測繪相機+激光雷達構建高精度三維實景建模，為設計人員提供厘米級的地質勘探數據，且具有經濟可行性，滿足電站早期設計要求。同時利用智能化算法對采集數據自動化精細分析，提前識別不適合施工區(qū)域。通過設計階段的提前考慮，減少現(xiàn)場實際施工過程中受到的土地使用條件和環(huán)境的限制。
設計與仿真：通過3D設計軟件創(chuàng)建電站的模型實現(xiàn)自動組件排布與自動接線，大幅提升設計院的設計及方案優(yōu)化效率。此外還可以通過仿真軟件結合天氣、溫度等因素模擬出光伏板在不同時間的輻射接收情況，獲得更為準確的電站發(fā)電信息，幫助電站實現(xiàn)高效、高質量設計。
二、數字化電站建設
樁基垂直度/組件傾角檢測，準確率高達99%，減少質量問題，使能高質量建站
在工程建設階段，由于基礎的監(jiān)控與通訊設施建設不完善，采用部署更自由、更快捷的無人機來對進度、質量和安全進行監(jiān)管便成為更有效、更經濟的手段。
? 華為黎曼實驗室開發(fā)組件傾斜角和樁體垂直度算法，準確率99%
有效的工程進度的監(jiān)管手段不僅可以確保電站建設如期完成，還能避免因人為失誤造成的錯建、漏建。無人機可以搭載攝像頭和激光雷達對場站進行高精度的三維信息采集，再將信息傳回到數據中臺進行分析。通過無人機測繪建模、圖像處理、深度學習等技術對電站正射影像及傾斜影像進行采集和處理，再將結果與CAD設計圖紙解析結果中對應目標進行對比，可以批量識別無人機圖像中不同位置的不同的基建結構，并進一步計算出當前時刻樁體、支架、組件等安裝數量，精準統(tǒng)計施工進度。
三維模擬組件傾斜角
三維模擬樁體垂直度
此外，通過數字化手段，將零碎、分散的工程建設過程數據以看板和報表形式統(tǒng)計并可視化呈現(xiàn)，使管理人員快速知曉電站施工進度，全面了解電站建設質量，及時識別違規(guī)作業(yè)、危險作業(yè)行為，幫助業(yè)主高效率、高質量、高安全建站。并且在電站建設完成后只需更換軟件系統(tǒng)，無人機及其機庫便可以可繼續(xù)用于場站的日常運維，最大化利舊。
數字化技術，特別是無人機技術及相關算法在施工早期的介入，可以有效避免人力物力資源的浪費，提升監(jiān)管效率，降低監(jiān)管成本。
三、數字化電站運維
融巡檢、診斷、分析、定位、修復、回溯等于一體，端到端覆蓋整個運維流程
光伏運維是保證光伏電站正常運轉的關鍵環(huán)節(jié)，它涵蓋了設備日常巡檢、定期維護、故障排查等多方面的工作，確保電站的安全、穩(wěn)定、高效運行。通過數字化手段將運維流程固化下來，站內和集維相互配合，將巡檢、分析、診斷、定位、修復等融于一體，打造高效的一站式檢運維綜合管理平臺，端到端全面覆蓋整個運維流程，這將是近年來光伏運維的趨勢所在。
? 數字孿生電站
數字孿生技術以物理世界為基座打造一個虛擬的管理空間，為光伏電站生命周期的運維管理提供基礎。數字孿生電站可以支撐電站建立起業(yè)務、人員、設備之間的智能互聯(lián)平臺，將地形地貌、場站布局、設備型號、發(fā)電數據、安全數據、管理數據等信息融入3D場站中，還原場站運行狀態(tài)與細節(jié)，為實時監(jiān)控、設備定位等功能提供虛擬環(huán)境容器，真正實現(xiàn)“比特感知瓦特”。
數字孿生電站大屏
? 全生命周期數字化
以柯拉電站為實踐基地，華為與伙伴一起，為雅礱江水電集團打造了一個覆蓋端到端流程的“全生命周期數字化”。以華為智能光伏電站管理系統(tǒng)為站內數據底座，負責場站內的發(fā)電、告警數據收集，通過離散率分析、智能IV診斷、智能融合診斷技術對電站進行全面診斷。將告警和診斷信息上送至解決方案生態(tài)伙伴的集維系統(tǒng)的故障池中，由系統(tǒng)對故障運維的經濟性進行分析并根據優(yōu)先級和分布自動規(guī)劃運維路線。通過路網建模繪制的站內導航系統(tǒng)，可將運維人員快速引導至故障設備。同時，該系統(tǒng)可以聯(lián)動集團工單系統(tǒng)，實現(xiàn)故障閉環(huán)。
經場站實測，站內導航可縮短逆變器定位時間30%以上，大幅縮減運維人員走動尋找的距離，降低人員在高海拔作業(yè)的危險性。全生命周期數字化覆蓋了端到端的運維流程，可提升整體運維效率50%以上，有效減輕了對高海拔光伏基地的運維壓力，加速電站少人無人進程。
四、數字化電站運營
首次將氣象大數據分析應用在光功率預測領域，基于大數據分析的光功率預測技術，短期預測準確率達90%+
在長達25年的電站生命周期內，電站會面臨自身效率衰減、電網消納困難、設備安全等多方面的挑戰(zhàn)。除了做好運維消缺工作，減少電站帶病運行之外，通過吸收先進的數字化、智能化的技術，促進電網消納、提升全生命周期發(fā)電量、提高電站安全性也是至關重要的。
? 高精度光功率預測
精確的光功率預測可以提升新能源消納，有利于多能互補和電力交易，且可以輔助制定更合理的運維檢修計劃。華為將氣象大數據分析與智能輻照轉功率算法相結合，實現(xiàn)高精度電站區(qū)域小時級滾動光功率預測，并結合數據治理和模型自更新技術，及時對預測模型進行修正，保障短期、超短期光功率預測的準確性。
? PR深度分析
光伏系統(tǒng)PR（Performance Ratio，系統(tǒng)效率）是光伏電站發(fā)電效率的一個關鍵評價指標，也是評價一個電站質量的關鍵因素。華為和伙伴共同研發(fā)的PR深度分析方案，可以幫助用戶深度分析各類型的發(fā)電損耗，找出影響PR的關鍵因素。通過對集電線故障、跟蹤支架故障、逆變器故障、箱變故障、陰影遮擋、冰雪遮擋以及設備低效等故障損失進行分析。通過各段損耗在不同電站下的橫向對比和不同時間段內的縱向對比，找出損失大的環(huán)節(jié)，為運維專家提供運維決策參考，指導及時高效和精準的運維，提升發(fā)電量，增加電站收益，也為未來新建設電站提供數據支撐。
可再生能源與數字技術、電力電子技術相融合已成為必然趨勢?？萍歼M步與能源轉型的相互促進正在深刻改變能源發(fā)展的前景。未來的光伏電站將是全生命周期數字化的電站，數字化、智能化、無人化是其核心特征。它可以更好地與電網、其它能源及用戶需求協(xié)同，形成一個高效、靈活、可持續(xù)的能源生產和供應系統(tǒng)，在全球能源結構轉型中扮演更加關鍵的角色。華為將與更多解決方案生態(tài)伙伴攜手同行，持續(xù)助力光伏電站技術的創(chuàng)新與發(fā)展，與行業(yè)共同迎接一個更加綠色、智能的未來。
